本发明专利技术涉及一种双稳态电磁致动器(1)，具体地用于外科手术器械，所述双稳态电磁致动器包括：布置在管(2)的外侧的定子(10)以及安装在所述管(2)中以便可沿纵轴移动的转子(30)，该转子至少部分包括顺磁材料和/或铁磁材料，并且可以通过施加电磁场而在第一位置(6)与第二位置(8)之间可逆地移动，其中，所述定子(10)包括两个(具体地在轴向上反向地极化的)环形永磁体(12、14)、用于产生电磁场的线圈(16)以及具有两个定子极靴(20、22)的背衬铁元件(18)。本发明专利技术还涉及一种外科手术器械。根据本发明专利技术的致动器(1)其特征在于，所述环形永磁体(12、14)包括被嵌入到塑料基质中的硬磁粒子。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】说明书本专利技术涉及一种双稳态电磁致动器，具体地用于外科手术器械，所述双稳态电磁致动器包括：布置在管的外侧的定子以及安装在管中以便可沿纵轴移动的转子，该转子至少部分包括顺磁材料和/或铁磁材料，并且可以通过施加电磁场在第一位置与第二位置之间可逆地移动，其中，所述定子包括两个(具体地在轴向上反向地极化的)环形永磁体、用于产生电磁场的线圈和具有两个定子极靴的背衬铁元件；以及涉及外科手术器械。双稳态电磁致动器具有保持在永磁场中的两个极端位置中的一个极端位置中的转子，并且可以通过切换电磁场从一个稳定位置移出而进入另一稳定位置。例如，这可以致动开关。在外科手术器械(具体地，内窥镜)的情况下，这些紧凑型致动器可以例如被用于改变焦点或扩大光学系统，或者用于改变观察的方向。这通过以下方式来实现，通过致动器移动光学部件，其中，该光学部件位于所述致动器的转子中或转子上。从DE 10 2008 042 701 A1已知用于诸如内窥镜的光学系统的线性电机。该电机具有带有两个永磁体的定子，所述两个永磁体在同一方向上被极化，并且利用背衬铁元件磁连接至彼此。线圈被布置在磁体之间。在靠近各个磁体的侧上，极靴被磁连接至背衬铁元件。电机转子包括由软磁材料构成的磁轭，该磁轭与定子的永磁体磁接合。通过向线圈提供电流，可以将转子从静止位置沿纵向移动。根据DE 10 2008 042 701 A1的转子由管状的软磁元件构成使得由于管状转子相对于管产生的摩擦力而导致必须消耗强力来将转子从一个位置移动到另一个位置。此外，根据DE 10 2008 042 701 A1的线性电机是相当大的。传统致动器使用也可以被设计成永磁体环的永磁体(例如，由诸如NdFeB或SmCo的磁材料组成)。这些磁性材料是易碎的，并且因此对机械负荷非常敏感。对于内窥镜，附加地期望使用微小的磁体和小的外径。这使得环形永磁体的生产非常昂贵。另外，环形永磁体在安装时非常容易损坏，并且即使在安装状态下也必须被特别保护以防止损坏。此外，使用彼此仅具有小尺寸偏差的两个环形永磁体是很重要的，因为否则可能在致动器中出现对称的过度偏差，这例如可能引起致动器的故障或运作不良。例如，在双稳态位置中的一个位置，在一侧上可能产生比在另一双稳态位置更小的保持力，这可能不是所期望的。这可以通过将传统环形永磁体分类成对来避免，所述永磁体对例如通过烧结来制造并且然后研磨成一定尺寸，以便例如如果可能的话在内窥镜中安装具有相同尺寸和相同磁性能的磁体。本专利技术的目的是提供一种紧凑型双稳态电磁致动器以及具有相应双稳态电磁致动器的外科手术器械，所述双稳态电磁致动器被经济地生产并且使得能够在两个双稳态位置实现对称的力。该目的利用双稳态电磁致动器(具体地用于外科手术器械)来实现，所述双稳态电磁致动器包括布置在管的外侧的定子以及安装在管中以便可沿纵轴移动的转子，该转子至少部分包括顺磁材料和/或铁磁材料，并且可以通过施加电磁场在第一位置与第二位置之间可逆地移动，其中，所述定子包括两个(具体地在轴向上反向地极化的)环形永磁体、用于产生电磁场的线圈以及具有两个定子极靴的背衬铁元件，所述环形永磁体包括被内嵌在塑料基质中的磁粒子。通过包括内嵌在塑料基质中的硬磁粒子的环形永磁体的根据本专利技术的使用，使得能够实现环形永磁体的非常精确的生产。优选地，环形永磁体由内嵌在塑料基质中的磁粒子构成。具体地，例如借助于注塑成型工艺批量生产的环形永磁体被生产成仅具有非常轻微的结构偏差，因为使用相同的工艺参数来生产它们。因此，在许多已制造好的环形永磁体中可生产出几乎相同的环形永磁体。此外，由高分子材料和磁粒子的化合物制造的这种环形永磁体拥有更好的机械性能。也就是说，这些磁体比由固体材料构成的相应的磁体更不易碎。此外，磁体也可以通过相应的注塑成型技术而非常有效且经济地大量制造。硬磁粒子例如由NdFeB或SmCo构成。此外，塑料基质例如由聚合物构成。塑料基质例如可以具有聚苯硫醚(PPS)或分别由其构成。这是耐高温热塑性塑料。作为替代方案，可以使用诸如聚酰胺12的聚酰胺。优选地，以注塑成型方法制造环形永磁体。环形永磁体例如可以被注塑成型成任何几何形状，并且随后也被磁化。如果在至少一个环形永磁体中提供用于线圈的至少一条线圈导线的沿纵轴方向贯穿该环形永磁体的开口或通道，则是特别可取的。由于避免了围绕环形永磁体来输送至少一条线圈导线(即，或者从线圈导线的外侧到线圈或者从线圈导线的内侧到线圈)，所以这使得双稳态电磁致动器能够被生产成具有非常小的直径。具体地，利用双稳态电磁致动器的该实施方式，通过使用两个环形永磁体再次能够提供环形永磁体的非常对称的设计，所述两个环形永磁体各自都具有用于线圈的至少一条线圈导线的沿纵轴方向贯穿环形永磁体的开口或通道。那么也就是说，磁体的弱化是对称的。然而，在这种情况下，仅磁体中的一个开口或通道必须用来容纳线圈的线圈导线。在其它环形永磁体中无需为线圈的线圈导线提供开口或通道。如果在至少一个定子极靴中提供用于线圈的至少一条线圈导线的沿纵轴方向贯穿该定子极靴的开口或通道，则也是可取的。从而，线圈的线圈导线也可以被引导通过定子极靴以及通过环形永磁体。优选地，两个定子极靴都具有沿纵轴方向穿过定子极靴的开口或通道。在其中两个环形永磁体和/或两个定子极靴都具有用于线圈的至少一条线圈导线的开口或通道的实施方式中，当开口或通道沿纵轴方向与其它环形永磁体的开口或通道和/或与其它定子极靴齐平时是特别可取的。优选地，环形永磁体的外径小于或等于5mm。特别优选地，所述外径小于3mm，并且尤其优选地小于2.5mm。环形永磁体的壁厚度(即，沿径向和/或轴向)优选地小于0.6mm，特别优选地小于0.4mm，并且更特别优选地小于0.3mm。优选地，环形永磁体各自被布置在线圈的一侧上。还优选的是，具有定子极靴的背衬铁元件包括线圈，并且定子极靴在线圈与环形永磁体之间被布置在线圈的两侧上，其中，转子具有两个转子极靴，其中，定子极靴的一个轴向宽度小于转子极靴的一个轴向宽度。线圈中的线圈电流和功耗由此可以通过增加线圈的效率而被最小化。这通过致动器元件的几何形状来实现。由以下事实获得优选的几何形状：如在DE 10 2008 042 701 A1中所描述的，具有定子极靴的背衬铁元件不再围绕线圈和环形磁体二者，而是仅围绕线圈，并且环形磁体被布置在定子极靴的外侧。优选地，由于在磁环上不需要背衬铁元件的径向布置的软铁，因此轴向磁化的磁环被用于该目的。出于这个原因，定子可以在较小的径向安装空间中实现。由于定子极靴被布置在永磁体与线圈之间，因此由于极靴直接连接至背衬铁而获得较高的线圈效率。由此，可以减小定子的轴向长度并且从而也减小转子的轴向长度。由于转子本身具有转子极靴，因此其具有中心的、径向的逐渐变细形状(tapering)，并且因此在转子的端部中的每个上都形成有极靴。因此，转子仅在极靴的位置处与管接触并且不再是整个表面。因此，减小了转子与其中布置转子的管之间的摩擦力。由于仅需克服较小的摩擦阻力，因此这增加了切换效率。另外，例如线性误差或弯曲的负面影响由于被减小为两个小接触表面或相应地接触线的更小的配合而被减小。总的来说，这产生了线圈或相应地致动器的良好的效率以及保持力与切换力之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双稳态电磁致动器(1)，该双稳态电磁致动器具体地用于外科手术器械，所述双稳态电磁致动器包括：布置在管(2)的外侧的定子(10)以及安装在所述管(2)中以便能沿纵轴移动的转子(30)，所述转子至少部分地包括顺磁材料和/或铁磁材料，并且能够通过施加电磁场而在第一位置(6)与第二位置(8)之间可逆地移动，其中，所述定子(10)包括：两个具体地在轴向上反向地极化的环形永磁体(12、14)、用于产生所述电磁场的线圈(16)以及具有两个定子极靴(20、22)的背衬铁元件(18)，其特征在于，所述环形永磁体(12、14)包括被嵌入到塑料基质中的硬磁粒子。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.14 DE 102014204736.61.一种双稳态电磁致动器(1)，该双稳态电磁致动器具体地用于外科手术器械，所述双稳态电磁致动器包括：布置在管(2)的外侧的定子(10)以及安装在所述管(2)中以便能沿纵轴移动的转子(30)，所述转子至少部分地包括顺磁材料和/或铁磁材料，并且能够通过施加电磁场而在第一位置(6)与第二位置(8)之间可逆地移动，其中，所述定子(10)包括：两个具体地在轴向上反向地极化的环形永磁体(12、14)、用于产生所述电磁场的线圈(16)以及具有两个定子极靴(20、22)的背衬铁元件(18)，其特征在于，所述环形永磁体(12、14)包括被嵌入到塑料基质中的硬磁粒子。2.根据权利要求1所述的双稳态电磁致动器(1)，其特征在于，以注塑成型方法生产所述环形永磁体(12、14)。3.根据权利要求1或2所述的双稳态电磁致动器(1)，其特征在于，在至少一个环形永磁体(12、14)中设置用于所述线圈(16)的至少一条线圈导线(42、43)的、沿纵轴方向贯穿所述环形材料的开口(41)或通道(40)。4.根据权利要求3所述的双稳态电磁致动器(1)，其特征在于，在至少一个定子极靴(20、22)中设置用于所述线圈(16)的至少一条线圈导线(42、43)的、沿纵轴方向贯穿所述定子极靴(20、22)的开口(41)或通道(40)。5.根据权利要求1至4中一项所述的双稳态电磁致动器(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·马丁，
申请(专利权)人：奥林匹斯冬季和IBE有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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